专利名称：电阻焊接机的制作方法
技术领域：
本发明关于一种可由一台电焊机而对被焊接物施以多点焊接的电阻焊接机。详言之，本发明关于一种可使焊接电流依序流往各焊接点，以对被焊接物进行多点焊接的电阻焊接机。
例如，在将萤光显示管所用的灯丝及其导线藉由电阻焊接方式而焊接时，系将多个灯丝以一定间隔排列于焊接夹具的下部电极上面，再将多个导线的一端分别排列叠放于各灯丝上面，并将一带材沿灯丝排列方向叠置于各导线的一端上面之后，将对应多个灯丝的排列而设于焊接夹具上的多个上部电极叠置并加压压接于带材上面，而在此压接状态下，在下部电极与上部电极之间通入电流，以将每一灯丝、导线及带材焊接。当焊接完毕之后，则由切断每相邻两灯丝间的带材而予以分开，便形成供萤光显示管使用的灯丝构件。
按此种可多点焊接的电阻焊接机，除具有上述下部电极及多个上部电极之外，还具有以主级连接于对商用电源施以相位控制以控制电流的所谓交流式的焊接用电源上的焊接变压器，且将上述下部电极连接于此焊接变压器之次级一方输出端子上，另将上述各上部电极呈并连方式连接于此焊接变压器的其它输出端子上。当对被焊接物进行多点焊接时，被焊接物被夹压保持在下部电极与多个上部电极之间，在此状态下，由于焊接电流同时流往下部电极及上部电极，遂可同时对各上部电极对应的被焊接物的各焊接部位进行焊接。
然而，上述公知的电阻焊接机，由于其焊接夹具或电极的加工误差或装配误差等原因，而使其与被焊接物各焊接点之间的接触状态会有些小的差异，致使包括电极及被焊接物各焊接点的电阻值亦互有差异，而此电阻值的不同导致流经各焊接点的电流值不相同，结果，即使将流经焊接变压器之次级的总焊接电流控制为一定值，亦不能使流经各焊接点的电流值保持均匀一致。
而且，由于焊接电流同时流入多个焊接点，即使流入各焊接点的电流值不大，但因流入焊接变压器次级的总焊接电流等于流入焊接点数N乘以一个焊接点的电流的乘积，也会形成相当大之总焊接电流，因此公知的电阻焊接机的焊接变压器必须具有大电流容量，致使焊接变压器本身的体积加大。
再者，由于焊接用电源将商用电源施以相位控制方式，其回馈控制的速度甚慢(在最快的情形下也落后电源的半个周期)，又因电流具有中断时间，遂有热效率差的缺点。
尚且，按上述对各焊接点的上部电极同时通电的方式的公知电阻焊接机，因其流经各焊接点的电流值如前所述将会产生差异，且焊接点的焦耳热与电流的平方成比例，因而该电流差异对各焊接点的焊接品质影响甚大，除无法对各焊接点施以均质焊接外，也增加了制品的不合格率。
本发明的目的在于克服上述缺点，而提供一种能稳定供应各焊接点所需的一定的焊接电流，从而对焊接点进行均质焊接，以降低制品的不合格率，又可使焊接变压器做成小容量化的电阻焊接机。
为达到上述目的，本发明权利要求1所述的电阻焊接机包括一焊接用电源部，一将焊接用电源部输出的交流电变换为低电压、大电流的电力的焊接变压器；而将焊接变压器次级所感应的电流直接供应至焊接电极，或藉由整流回路予以整流后供应至焊接电极，从而对被焊接物施以多点焊接；其特征在于该焊接电极由一可供被焊接物置于其上的下部电极，及多个抵接被焊接物的被焊接部位将被焊接物按压于下部电极上面的上部电极所构成；在连接上述整流回路的输出端子与各上部电极之间的各供电线路上，分别串连有开关元件，还设有可依序以设定时间间隔对各开关元件施以通断电控制的控制装置。
按本发明权利要求2所述的电阻焊接机，其中该焊接用电源部具有将商用交流变换为直流的整流器(converter)，及将该整流器输出的直流变换为高频交流的反向变流器(inverter)，从而构成可将该反向变流器所变换的高频交流供应至上述焊接变压器的主级的结构。
按本发明权利要求3所述的电阻焊接机，其中该控制部具有可以按预先设定顺序设定上述各开关元件为导通(ON)状态，并可任意设定上述各开关元件的导通时间的设定装置，及依上述设定装置所设定的信息而依序选择上述各开关元件，且仅在上述设定时间内使上述各开关元件导通的开关元件的选择、驱动回路。
按本发明权利要求4所述的电阻焊接机，其中在上述下部电极与上部电极之间，设有可对供应至上述每个上部电极的焊接电流值及其通电时间予以任意设定的设定装置，及控制上述反向变流器以获得以上述设定装置所设定的电流值及其通电时间的控制部。
按本发明权利要求第5所述的电阻焊接机，设有可感测上述各焊接部位焊接时的焊接电流的感测器，而藉由将上述感测器所感测的感测值回馈至反向变流器控制部，以将上述焊接电流控制为设定电流值。
按上述本发明的实施例，由于藉由控制部以所设定的时间间隔对各上部电极所设的开关元件依序施以导通控制，且在此导通期间，每次以一个电极对处于导通状态下的开关元件所连接的上部电极所对应的被焊接物焊接部位施以焊接，遂能稳定供应适于各焊接点所需的一定的焊接电流，进而对焊接点进行均质焊接，并降低制品的不合格率，同时可使焊接变压器做成小容量化。
再者，按本发明的焊接用电源部，具有将商用交流电变换为直流的换流器所输出直流又变换为高频交流的反向变流器，遂能产生适于多点焊接的焊道细致的焊接电流。
按本发明可藉由设定装置，而任意设定各开关元件的导通顺序及其导通时间。
按本发明因具有可设定焊接电流的电流值及其通电时间的设定装置，遂能任意设定适于被焊接物的焊接部位的焊接电流值及其通电时间。
另外，按本发明可将感测器所感测的感测值予以回馈至反向变流器，遂能将各焊接部位的焊接电流控制为设定值。
以下参照附图详细说明本发明电阻焊接机的实施例。
图1为本发明电阻焊接机的实施例的整体构造示意图；图2表示图1中的焊接用电源部的内部构造的方块图；图3表示图1中的控制部的内部构造的方块图；图4为本发明实施例的通往各焊接点的电流波形图。
图中，本发明电阻焊接机包括一连接三相交流电源10的焊接用电源部11；一控制部12；一焊接变压器13；一整流回路14；一适用于被焊接物A的多点焊接的下部电极15及多个上部电极16-1～16-N；多个对应上部电极16-1～16-N的开关元件17-1～17-N及电流感测器18等。
本发明电阻焊接机适用的被焊接物A如图1所示，例如，被焊接物A可为萤光显示管使用的灯丝及其导线，而此等构件将被进行多点焊接。作为焊接夹具的下部电极15的上面以一定间隔排列有多个灯丝30，各导线31的一端分别排列在灯丝30上，而一条沿灯丝排列方向延伸的带材32则置于导线31的一端上面。
对应各灯丝30的排列而设于焊接夹具上的多个上部电极16-1～16-N自上方压接并加压在带材32上面，而在此压接状态下，使焊接电流流往下部电极15与各上部电极16-1～16-N之间，可将各灯丝30、导线31与带状材32焊接为一体。
上述焊接用电源部11能将三相交流电源10变换为多点焊接所需的高频交流(4KHz)，且产生适宜被焊接物A的多点焊接的波形而进行AC-DC-AC变换。
可达成此目的的焊接用电源部11乃如图2所示，它包括一用以将三相交流变换为直流之整流器111；一将整流器111产生的直流输出予以平滑化的电容器112，及一将此平滑化直流变换为一定频率数的交流反向变流器113。
上述反向变流器113的交流输出端如图1所示，连接于焊接变压器13的主级线圈131，而焊接变压器13的次级线圈132的两端连接于用以将此次级线圈132所感应的高频交流予以全波整流的整流回路14上。此整流回路14则主要由半导体D1、D2所构成。
上述整流回路14的正(+)输出端如图1所示，通过供电线LA而连接于下部电极15，整流回路14的负(-)输出端通过供电线L-1～L-N而并列连接于各上部电极16-1～16-N。整流回路14的负(-)输出端与各上部电极16-1～16-N之间，分别串连有用以个别对各上部电极16-1～16-N的导通施以通断电控制的如SCR或金属氧化半导体(MOSFET)等开关元件17-1～17-N。
控制部12主要以各开关元件17-1～17-N按一定的时间间隔依序进行通断电的控制，且控制该反向变流器113以产生预先设定的电流值及通电时间的焊接电流，如图3所示，具有将控制部12全体予以控制的CPU121，及通过汇流排122而与此CPU121连接的ROM123及RAM124。CPU121又通过汇流排122而连接有设定用输入介面125、显示用输出介面126、指令用输出介面127、感测电流用输入介面128及开关元件控制用输入介面129。
上述ROM123储存有一可将设定多点焊接所需焊接电流值及其通电时间内所输入的资料予以处理的程序、一可将设定控制或开关元件17-1～17-N的导通顺序及其导通时间间隔内所输入的资料予以处理的程序、一可将输入设定的资料予以显示处理的程序、及一可将设定的焊接电流值与电流感测器18所感测的电流值予以比较处理的程序等资料。
上述RAM124储存有CPU121的演算结果及输入设定的焊接电流值及其通电时间资料、或开关元件的导通顺序及导通时间间隔资料等。
上述设定用输入介面125是与由键盘等所构成的输入部19接合的介面，通过操作该输入部19，而可输入多点焊接所需焊接电流值及其通电时间的资料或开关元件的导通顺序及导通时间间隔等资料。
上述显示用输出介面126是作为与LCD等所构成的显示部20之间的介面，该显示部20做成可将输入部19输入的各种设定资料予以显示。
上述指令用输出介面127连接至D-A变换部21，此D-A变换部21将以CPU121执行比较处理程序而得到的设定电流值与电流感测器18的感测电流值间的比较演算结果变换为类比信号而输出，由D-A变换部21输出的变流器指令信号输入至脉冲宽度调变回路22。由脉冲宽度调变回路22输出之脉冲信号通过驱动回路23而供应至反向变流器113，以控制该变流器113产生与设定值对应的焊接电流。
上述感测电流用输入介面128连接至一将电流感测器18所感测的焊接电流变换为数位信号的A-D变换部24，藉此A-D变换部24而变换为数位的焊接电流，则通过感测电流用输入介面128进入CPU121，而与设定电流值进行比较演算。
上述开关元件控制用输出介面129连接至开关元件选择、驱动回路25。此开关元件选择、驱动回路25基于焊接时从控制部12通过开关元件控制用输出介面129而输出的开关元件控制信号S1，而将用以依序选择开关元件17-1～17-N并使之以设定时间导通的控制极信号予以输出。而此开关元件选择、驱动回路25的输出端连接于各开关元件17-1～17-N的控制极。
上述开关元件控制信号S1藉由CPU121且基于RAM124所储存的开关元件的导通顺序及导通时间间隔而产生，再经由开关元件控制用输出介面129输出至开关元件选择、驱动回路25。
另外，上述输入部19、CPU121及ROM123构成设定开关元件的导通顺序及导通时间的设定手段，及设定焊接电流的电流值及其导通时间的设定手段，而控制部12、脉冲宽度调变回路22及驱动回路23则构成变流器113的控制手段。
下面，就上述构成的电阻焊接机实施例的操作情形进行详细说明。
首先，就被焊接物A的多点焊接所必须的焊接电流值及其导通时间的设定，及开关元件17-1～17-N的导通顺序及其导通时间间隔予以设定的情形进行说明。
以操作输入部19的按键，将控制部12设定为资料设定模式，且将被焊接物A的焊接电流值及其通电时间选择为设定的模式。而在此状态下操作输入部19，将适于被焊接物A的各焊接部位的焊接电流值及通电时间以数值予以输入，例如，将400A的焊接电流值及之10ms的通电时间予以输入。已输入之焊接电流值及通电时间资料经由设定用输入介面125而进入CPU121，再按自ROM123读出的处理程序而被执行设定处理之后，即作为设定资料而储存于RAM124内。
此时，已输入的焊接电流值及通电时间的设定资料显示在显示部20上。因此，由观看显示部20所显示的数值，便可确认已输入的焊接电流值及通电时间是否适于多点焊接的数值。
另外，在设定开关元件17-1～17-N的导通顺序及其导通时间间隔的情况下，将控制部12设定为导通顺序及导通时间间隔设定模式。而在此状态下操作输入部19，将导通顺序及其导通时间间隔予以输入，例如，设定开关元件17-1～17-N依此顺序而行导通动作，且将开关元件17-1～17-N的导通时间设定为40ms。已输入的导通顺序及其导通时间间隔资料经由设定用输入介面125而进入CPU121，再按自ROM123读出的处理程序而被执行设定处理之后，即作为设定资料而储存于RAM124内。
此时，已输入的导通顺序及其导通时间间隔的设定资料显示在显示部20上。因此，由观看显示部20所显示的数值，便可确认已输入的导通顺序及其导通时间间隔是否适于多点焊接的数值。
下面基于上述设定资料而控制电阻焊接机的情况进行说明。
在此情况下，首先，操作输入部19的按键，而将控制部12设定为焊接模式，再操作输入部19的按键，而自RAM124选择适于被焊接物A的多点焊接的设定资料。同时，通过如以程序控制机器人等的插入装置(未予图示)，而如图1所示的将灯丝30、导线31与带材32以一定之排列而叠置于焊接夹具的下部电极15的上面，再以对应各灯丝30的排列的各上部电极16-1～16-N抵接按压保持在带材32上面。
保持按压之后，程序器将启动信号输入至输入部19时，首先，通过CPU121的基于RAM124所储存的关于开关元件17-1～17-N的导通顺序及导通时间间隔资料，而产生开关元件控制信号S1，开关元件控制信号S1通过开关元件控制用输出介面129，再输出至开关元件选择、驱动回路25。此开关元件选择、驱动回路25可选择开关元件17-1，且可将控制极信号供应至控制极，而使开关元件17-1达到设定时间的导通状态，例如40ms的导通状态。
另一方面，在开关元件17-1保持导通状态之际，从RAM124选择的设定电流值资料通过指令用输出介面127而输出至D-A变换部21，再经D-A变换部21变换为类比信号之后，则作为变流器指令信号而输入至脉冲宽度调变回路22。脉冲宽度调变回路22将脉冲宽度调变后的脉冲信号通过驱动回路25而供应至反向变流器113，藉此驱动反向变流器113，而将换流器111输出的通过平滑用电容器112的直流变换为一定频率数的交流。此高频交流藉由焊接变压器13而变换为低电压、大电流的电力，此电力通过整流回路14变换为直流之后，将供应至下部电极15与上部电极16-1之间的焊接部位，而对此焊接部位施以焊接，此时的通电时间约为10ms。
当焊接电流流动于下部电极15与上部电极16-1之间时，此焊接电流可由电流感测器18所感测。此感测的焊接电流以A-D变换部24变换为数位量之后，即通过感测电流用输入介面128而流入CPU121，而与设定电流值作比较演算。
此比较结果通过指令用输出介面127及D-A变换部21而输入至脉冲宽度调变回路22，为使比较结果之差等于零而变化由脉冲宽度调变回路22输出的脉冲信号宽度，藉此控制变流器113以使供应至下部电极15与上部电极16-1间的焊接部位的焊接电流达到设定值。
上述开关元件17-1的导通时间经过后(此导通时间由控制部12内设置的定时器(图中省略)及CPU121所控制)，开关元件控制信号S1为选择开关元件17-2而被更新，此更新的开关元件控制信号S1通过开关元件控制用输出介面129而输出至开关元件选择、驱动回路25。于是开关元件选择、驱动回路25选择开关元件17-2，并将控制极信号供应至控制极，遂使开关元件17-2达成设定时间的导通状态，例如40ms的导通状态。
其次，与上述开关元件17-1的情形相同，通过将设定的焊接电流以设定时间供应至开关元件17-2连接的上部电极16-2与下部电极15之间的焊接部位，而对此焊接部位施以焊接。
于上述的情形相同，藉由每焊接一个焊接部位而更新的开关元件控制信号S1，而将开关元件17-3～17-N依此顺序予以切换导通，在这些开关元件17-3～17-N导通期间，将供应至开关元件17-3～17-N所连接的上部电极16-3～16-N与下部电极15间的各焊接部位的焊接电流，由反向变流器113而控制为设定值，由此能依序对被焊接物A的各焊接部位进行焊接。
图4为将开关元件17-1～17-N依序导通，而使焊接电流流过各上部电极16-3～16-N与下部电极15间的各焊接部位时的焊接电流波形图。
按上述本发明的实施例，因通过控制部12及开关元件选择、驱动回路25，而以设定的时间间隔对各上部电极16-1～16-N所设的开关元件17-1～17-N依序施以导通控制，且在此导通期间，每次对一个处于导通状态下的开关元件连接的上部电极所对应的被焊接物A的焊接部位施以焊接。就能稳定地供应适于各焊接点所需的一定的焊接电流，及对焊接点进行均质焊接，且可降低制品的不合格率，又可仅使用一个变压器来进行焊接工作及使变压器小容量化。
按上述本发明的焊接电流波形，并不限定为图4所示的单纯的波形，本发明焊接电流波形亦可设定为具有上斜面部及下斜面部的台形或阶形的波形。
按本发明的电阻焊接机，并不限定为上述实施例所示的将萤光显示管的灯丝及导线进行多点焊接，不言而喻，亦可适用于其他的被焊接物A的多点焊接。
上述实施例就于焊接变压器的次级侧加入半导体进行整流，并将此直流以SCR构成的开关元件17-1～17-N对通往被焊接物A的电流进行通断电控制的情形加以说明，但本发明并不限定为上述实施例所述情形。
例如，图1所示的由SCR构成的开关元件17-1～17-N，可以三端双向可控矽开关元件等交流控制用开关元件代替，而将焊接变压器的次级侧所感应的电流直接以交流供应至焊接电极，且将各电极的电流通过交流控制用开关元件予以控制。在此情况下，焊接变压器13的次级侧则可省略整流元件。再者，在此情况下，对于通过电流极性而使焊接结果不同的特殊的被焊接物也有效。
按上述本发明的实施例，因通过控制部而以设定的时间间隔对各上部电极所设的开关元件依序施以导通控制，且在此导通期间，每次以一个电极对处于导通状态下的开关元件所连接的上部电极所对应的被焊接物焊接部位进行焊接。就能稳定供应适于各焊接点所需的一定之焊接电流，对焊接点进行均质焊接，以降低制品之不合格率，又可使焊接变压器做成小容量化。
另外，按本发明的焊接用电源部，具有将商用交流电变换为直流的整流器所输出的直流又变换为高频交流的变流器，遂能产生适于多点焊接的焊道细致的焊接电流。
按本发明可通过设定装置而任意设定各开关元件的导通顺序及其导通时间。
按本发明因具有可设定焊接电流的电流值及其通电时间的设定装置，遂能任意设定适于被焊接物的焊接部位的焊接电流值及其通电时间。
按本发明可将感测器所感测的感测值予以回馈至变流器，遂能将各焊接部位的焊接电流控制为设定值。
权利要求
1．一种电阻焊接机，包括一焊接用电源部及一将焊接用电源部输出的交流电变换为低电压、大电流的电力的焊接变压器；而将焊接变压器的次级侧所感应的电流供应至焊接电极，或藉由整流回路将焊接变压器的次级侧所感应的电流予以整流后，再供应至焊接电极，以对被焊接物进行多点焊接型式的电阻焊接机；其特征在于该焊接电极由一可供被焊接物置于其上的下部电极，及多个抵接于被焊接物的多个被焊接部位的将被焊接物按压于下部电极上面的上部电极所构成；在连接于上述整流回路的输出端子与各上部电极之间的各供电线路上，分别串连有开关元件，另设有可依序以设定的时间间隔对各开关元件进行通断电控制的控制部。
2．按照权利要求1所述的电阻焊接机，其中该焊接用电源部具有将商用交流电变换为直流的整流器，及将该整流器输出的直流变换为高频交流的反向变流器，并可将该反向变流器所变换之高频交流供应至上述焊接变压器的主级侧。
3．按照权利要求1所述的电阻焊接机，其中该控制部具有可以预先设定的顺序将上述各开关元件设定为导通，并可任意设定上述各开关元件的导通时间的设定装置；及依上述设定装置所设定的信息而依序选择上述各开关元件，且仅在上述设定时间内使上述各开关元件导通的开关元件选择、驱动回路。
4．按照权利要求1或2所述的电阻焊接机，其中在上述下部电极与上部电极之间，设有可对供应至上述每个上部电极的焊接电流值及其通电时间予以任意设定的设定装置；及控制上述反向变流器以便获得由上述设定装置所设定的电流值及其通电时间的控制部。
5．按照权利要求4所述的电阻焊接机，设有可感测上述各焊接部位在焊接时的焊接电流的感测器，而通过将上述感测器所感测的感测值回馈至反向变流器控制部，以将上述焊接电流控制为设定电流值。
全文摘要
一种将焊接电流稳定地供应各焊接点进行均质焊接,降低制品的不合格率,并使体积小型化的电阻焊接机,电源部(11)输出的交流电变换为低电压、大电流的电力,整流回路(14)将焊接变压器(13)的次级所感应的电流予以整流再供应至焊接电极,该焊接电极由一下部电极(15),及多个上部电极(16－1～16－N)构成;输出端子与各上部电极之间的各供电线路上,分别串连有开关元件(17－1～17－N),由控制部(12)输出的控制信号S1依序以设定的时间间隔对各开关元件施以通断控制。
文档编号B23K11/11GK1289661SQ99120778
公开日2001年4月4日 申请日期1999年9月28日 优先权日1999年9月28日
发明者梶原洁, 小岛航司, 荒井真一 申请人:特创工股份有限公司